Physiologie Générale - Endocrinologie

Physiologie Générale - PSL1993/1997 - Section Endocrinologie

• Cours: Métabolisme du calcium, PTH, calcitonine, vitamine D, par Angelo Calderone.
• Objectifs spécifiques: Décrire la régulation du calcium, la structure de la parathyroïde, la synthèse des hormones et mécanismes associés, et reconnaitre les désordres du métabolisme du calcium.

Le Calcium et l'Organisme Humain

• Substance minérale primordiale: Le calcium est la substance minérale la plus abondante dans l'organisme.
• Intégrité structurelle: 99% du calcium est présent dans le squelette et les dents sous forme de sels de phosphate de calcium.
• Messager biochimique: Le calcium (Ca²+) joue un rôle crucial dans de nombreux processus biochimiques et biologiques de l'organisme.
• Répartition intracellulaire/extracellulaire: 1% du calcium total est réparti dans le liquide interstitiel et le plasma, avec 0,9% à l'intérieur des cellules et seulement 0,1% dans le plasma.
• Fonctions: Transmission des influx nerveux, contraction musculaire, signal intracellulaire, activité sécrétoire (hormones, neurotransmetteurs), coagulation sanguine, régulation enzymatique et structure des protéines.

Le Phosphore et l'Organisme Humain

• Présence importante dans les os: 85% du phosphore dans le corps se trouve dans les os et les dents, associé au calcium sous forme de sels de phosphate de calcium.
• Concentration sérique: Le phosphore sérique se trouve à une concentration de 1 à 2 mmol/l sous forme ionisée.
• Constituant essentiel: Le phosphore intervient dans la structure des protéines, ADN, ARN et membranes biologiques (phospholipides).
• Production d'énergie: Le phosphore est essentiel à la production d'énergie cellulaire (ADP et ATP).
• Transduction de signal: Il intervient dans les mécanismes de transduction du signal (AMPc, GMPc).
• Rôle tampon: Le phosphore joue un rôle dans la régulation du pH intracellulaire.

Calcium en Chiffres

• Concentration sérique totale: La concentration sérique totale de calcium varie de 2,2 à 2,7 mmol/L.
• Fraction active: 50% du calcium est ionisé (Ca²+) et est la fraction active régulée par les hormones, l'un des paramètres sanguins les plus contrôlés.
• Liaison aux protéines: 40% du calcium est lié à des protéines (albumine).
• Complexe avec d'autres ions: 10% est sous forme de complexe avec d'autres ions (citrate-phosphate).

Effets du Calcium Extracellulaire sur l'Excitabilité Neuromusculaire

• Hypocalcémie (< 2,2 mmol/L): L'excitabilité neuromusculaire augmente, conduisant à des picotements, tremblements, crise tétanique (spasmes musculaires intenses), arrêt respiratoire (spasmes du larynx), et déminéralisation osseuse (risques de fractures).
• Hypercalcémie (> 2,7 mmol/L): L'excitabilité neuromusculaire diminue, entraînant des arythmies (et arrêt cardiaque), faiblesse musculaire, problèmes mentaux (confusion, léthargie), coma, calculs rénaux et troubles gastro-intestinaux (nausées, vomissements).
• Rôle du calcium sur les canaux Na+: Le calcium affecte l'ouverture des canaux sodium modulants l'excitabilité neuromusculaire.

Régulation du Calcium Sanguin

• Organes principaux: Le calcium sanguin est régulé par le système gastro-intestinal, le squelette et les reins via absorption, réabsorption et résorption osseuse.
• Augmentation du calcium sanguin: L'absorption par le système gastro-intestinal, la réabsorption par les reins et la résorption osseuse augmentent la concentration de calcium sanguin.
• Diminution du calcium sanguin: L'excrétion intestinale, la filtration rénale (élimination par l'urine) et la formation des os contribuent à une diminution du calcium sanguin.

Homéostasie du Calcium

• Formation / Résorption/Excrétion: Les os, le système gastro-intestinal (intestin), et les reins impliqués dans le bilan du calcium.
• Quantités: Les quantités de calcium, résorption, formation, et excrétion sont données en mg/j ou autres unités.

Glandes Parathyroïdes : PTH

• Spécificité: Les glandes parathyroïdes sont de petites masses arrondies fixées à la face postérieure de la thyroïde.
• Rôle crucial dans les régulations physiologiques: Maintient la concentration de calcium sanguin nécessaire aux fonctions nerveuses, musculaires et osseuses.
• Cellules impliquées: Les cellules principales sécrètent la PTH (parathormone).

Parathormone (PTH)

• Nature du polypeptide: Polypeptide de 84 acides aminés, avec une synthèse normale (prohormone) et peu de stockage.
• Effets généraux: Sur l'os, le rein et l'intestin, augment la concentration de Ca2+ dans le plasma et les liquides extracellulaires pour prévenir l'hypocalcémie, et diminue la concentration des phosphates dans le sang.

Récepteur couplé à la PTH

• Mécanismes de fonctionnement: Certaines protéines (comme ERK-1/2, PKC, PKA,...) jouent un rôle important dans la transduction du signal après liaison de la PTH à son récepteur.

Effet de la PTH sur le Remodelage Osseux et le Calcium

• Composition osseuse: L'os est composé de 2/3 de minéraux (calcium phosphate et hydroxyapatite) et 1/3 de protéines (fibres de collagène), ce qui lui confère sa flexibilité et sa résistance.
• Remodelage continu: Les os se renouvellent constamment.

Cellules Osseuses

• Ostéoblastes (formation): Cellules à la surface osseuses, synthétise la matrice osseuse (collagène type 1, Ca²+, phosphate).
• Ostéoclastes (résorption): Cellules géantes multinucléées, produisent des enzymes pour dissoudre la matrice osseuse et libérer le calcium.
• Remodelage osseux: La PTH intervient dans le cycle de remodelage osseux, régulant la libération de calcium et de phosphate.

Calcétone

• Peptide des cellules C (parafolliculaires): Peptide (32 acides aminés) produit par les cellules C de la thyroïde.
• Libération stimulée par la calcémie: La libérations de calcitonine est stimulée par l'augmentation de la concentration plasmatique d'ions calcium.
• Effets opposés à PTH: (Os, reins) La calcitonine favorise le dépôt de sels de calcium et de phosphate dans les os (l'inverse de la PTH), inhibe l'activité des ostéoclastes et réduit la réabsorption des ions Ca².

Récepteur du Calcium Extracellulaire (CaSR)

• Présence: Trouvé dans les glandes parathyroïdes, les reins et cellules C de la thyroïde.
• Rôle de régulation de PTH: La liaison du calcium à haute concentration au récepteur inhibe la synthèse et la sécrétion de PTH afin de maintenir l'équilibre du calcium dans le sang.
• Rôle de régulation de la calcitonine: stimule la sécrétion de calcitonine au besoin.
• Rôle dans l'élimination urinaire: stimule l'excrétion urinaire du calcium.

Vitamine D et Métabolisme du Calcium

• Besoins quotidiens: Les besoins quotidiens en vitamine D sont de 5-10 µg.
• Indispensable au métabolisme minéral: La vitamine D contribue au maintien de la concentration de Ca²+, et à la minéralisation des os.
• Source: Les sources sont les aliments (poisson, lait,...) et la synthèse par la peau via le rayonnement solaire (UVB).

Formation de la Vitamine D

• Précurseurs: Le 7-déhydrocholestérol dans la peau sous l'action des rayons UVB.
• Étapes: La vitamine D subit des hydroxylation dans le foie puis le rein pour obtenir sa forme active.
• Vitamine D active: La vitamine D active (calcitriol) joue un rôle essentiel dans l'absorption intestinale du calcium.
• Régulation hormonale/tumorale: La PTH (parathormone) et la calcitonine peuvent réguler la formation de vitamine D.

Le Récepteur de la Vitamine D

• Mécanismes de transcription: Le complexe d'hormones vitamine D associé à l'ADN modifie l'activité de gènes afin de contrôler les cellules et ainsi l'absorption du calcium et de phosphore qui peuvent affeter la croissance osseuse.

Effets de la Vitamine D

• Intestin: Augmente la capacité d'absorption du calcium et du phosphate.
• Os: Augmente la réponse des ostéoclastes à la PTH et favorise la minéralisation osseuse et le remodelage.
• Parathyroïde: Inhibe la synthèse de PTH.

Désordres du Métabolisme du Calcium

• Hypoparathyroïdie: Lésion lors d'une thyroïdectomie. Baisse de la calcémie, augmentation du phosphore, et augmentation de la calciurie. L'excitabilité neuromusculaire est augmentée et le patient risque des crises de tétanie (spasmes et crampes musculaires).
• Hyperparathyroïdie: Causée par une tumeur entrainant une augmentation de la calcémie puis une augmentation de la réabsorption calcique au niveau du rein et augmentation de la résorption osseuse.
• Anomalies impliquant la vitamine D: Déficit en vitamine D entraine un ralentissement de la croissance, des déformations des os, et ostéomalacie.

Ostéoporose

• Déséquilibre du remodelage osseux: Perte progressive de la masse osseuse.
• Facteurs de risque: Âge, ménopause, hyperthyroïdie, hyperparathyroïdie, autres maladies.

Données supplémentaires

• Données supplémentaires: Figures montrant la diminution de la masse osseuse chez les hommes et les femmes, différentes formes d'ostéoporoses, et les effets de la vitamine D sur les dents.
• Images: Variété d'images de tissus osseux, de la structure de l'œil.

Ce quiz porte sur le métabolisme du calcium et la régulation hormonale impliquant la PTH, la calcitonine et la vitamine D. Vous apprendrez sur la parathyroïde, la structure du calcium dans l'organisme et les désordres associés. Testez vos connaissances sur ces concepts clés en endocrinologie.